Lääkeaineita ja geenejä kuljetetaan nykylääketieteessä suoraan kudokseen liposomien sisällä. Ne ovat pieniä lipidimolekyylien muodostamia kuplia, joiden koostumus on samanlainen kuin solukalvojen. Muun muassa monia syöpätyyppejä hoidetaan liposomiterapialla.
Nanokokoiset liposomit parantaisivat huomattavasti lääkkeiden ja geenien kuljetuksen tarkkuutta ja tehoa. Muutamia nanoteknologisia menetelmiä on jo markkinoilla ja kliinisessä testauksessa, mutta kuljetusta ei vielä kyetä kohdistamaan tiettyihin yksittäisiin soluihin.
Sanjeev Ranjan on tutkinut nanokokoisten liposomien käyttöä sisäkorvan vaurioiden hoidossa. Hän tarkastelee väitöskirjassaan Aalto-yliopiston lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitokselle nanoliposomien valmistusta, niiden soveltuvuutta lääkkeiden ja geenien kuljetukseen sekä tekniikoita nanoliposomien kuvantamiseen. Ranjanin tutkimuksen tavoite on lopulta yhdistää kaikki nämä ominaisuudet yhdeksi multifunktionaaliseksi nanopartikkeliksi.
– Liposomit ovat nykyisen nanolääketieteen edistyksellisimpiä nanopartikkeleita lääkkeiden ja geenien kuljettamiseen suoraan elävään kudokseen. Niitä ei kuitenkaan voi tehokkaasti kohdistaa juuri haluttuihin soluihin, Ranjan huomauttaa.
Ranjanin väitöstutkimus on osa 24 yliopiston laajuista, EU:n rahoittamaa NanoEar-projektia. Maailman terveysjärjestö WHO arvioi vuonna 2004, että 275 miljoonaa ihmistä maailmassa kärsii kuulovaurioista tai kuuroudesta. NanoEar pyrkii kehittämään monitoiminnallisia nanopartikkeleita kliinistä hoitoa varten.
Lääkehoitoa ja geeniterapiaa solun tarkkuudella nanoliposomien avulla
Nanoteknologian avulla liposomihoitoja voidaan kohdistaa erittäin tarkasti. Ranjan on kehittänyt kollegoineen uuden ultraäänitekniikan valmistaa nanokokoisia liposomeja, jotka pääsevät sisäkorvaan simpukan eli kuuloelimen sisään.
– Tekniikkamme on todella nopea, se ei kajoa elimistöön, materiaalia ei häviä ja sitä voidaan soveltaa laajalti – nämä ovat kaikki merkittäviä etuja verrattuna muihin nykyisiin nanoliposomien valmistustapoihin ultraäänellä, Ranjan selittää.
Geeniterapiassa elimistöön tuodaan vieraita geenejä korjaamaan vaurioita. Kuulon heikentymisen tai sen menetyksen aiheuttaa sisäkorvassa kuuloelimen sisällä olevien karvamaisten hermosolujen vahingoittuminen. Ranjan on valmistanut tutkijaryhmässä nanoliposomeja, joiden sisällä voi kuljettaa kuuloelimeen hermosoluja elvyttävää Math1-geeniä. Ryhmä on kehittänyt peptidejä tietokonemallinnuksella ja phage display -tekniikalla, kiinnittäneet peptidit nanoliposomeihin, jotka kuljettavat geenit kuuloelimeen.
– Spesifit reseptorit tietyissä soluissa tunnistavat ja sitovat nanoliposomit, jolloin liposomin sisällä kuljetettu geeni alkaa ilmentää itseään kohdesoluissa.
– Vastine tällaiselle hoidolle on nykyisin erittäin kallis kuuloelinimplantti. Tutkimamme menetelmät olisivat huomattavasti edullisempi ja varteenotettavampi keino hoitaa kuuloelinvaurioita.
![Multifunctional nanoparticle.jpg Multifunctional nanoparticle.jpg]()
Havainnekuva ihanteellisesta multifunktionaalisesta liposomista. jossa voi kuljettaa muun muassa lääkkeitä, geenejä, kuvantamisainetta, soluja läpäisevää ainetta ja kohdistamiseen tarkoitettuja toiminnallisia atomiryhmiä.
Nanopartikkeleiden toimintaa on pystyttävä myös tarkkailemaan, joten niitä täytyy kuvantaa. Ranjan on soveltanut MRI-magneettikuvausta nanoliposomien visualisoimiseen. Liposomit merkitään MRI-kuvaan kontrastia luovalla aineella, jolloin niiden toimintaa voidaan seurata.
– Lääkärien täytyy kyetä visualisoimaan sisäkorvaa, mutta kuuloelintä ei voi kuvantaa suoraan, koska se on luun ympäröimä. Kehittämiämme MRI:ssa näkyviä nanopartikkeleita voidaan tarkkailla myös kuuloelimen sisällä.
Multifunktionaalisista nanopartikkeleista uusi vaihe nanolääketieteelle?
Kaikki Ranjanin tutkimat nanoliposomien lääketieteelliset sovellukset – solun tarkkuudella kohdistettu lääkeaineiden ja geenien kuljetus sekä magneettikuvantaminen – olisi mahdollistaa koota yhteen multifunktionaaliseen nanopartikkeliin.
– Niiden kysyntä on todella kovaa nanolääketieteessä. MRI-kuvannettavilla nanoliposomeilla olemme ottaneet askeleen lähemmäs multifunktionaalisuutta.
Ranjanin tutkimusryhmässä multifunktionaalisten nanopartikkelien tutkimus on hyvässä vauhdissa. Ranjan suunnittelee start-up-yrityksen perustamista ohjaajansa, professori Paavo Kinnusen kanssa. He aikovat saada tutkimuksensa kaupallistettua tuotteeksi kliiniseen käyttöön.
– Olemme teknologisesti jo hyvin edistyksellisiä ja meillä on valmis prototyyppi jo olemassa, professori Kinnunen vahvistaa.
Väitös keskiviikkona 21.11.
M.Sc. Sanjeev Ranjan väittelee keskiviikkona 21.11.2012 klo 12 Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulussa aiheesta ”Liposome Nanoparticles for Targeted Drug Delivery, Gene Delivery and Magnetic Imaging”. Vastaväittäjänä on professori Tommy Nylander, Lund University, Ruotsi ja valvojana professori Paavo K. J. Kinnunen, Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitos. Paikka: Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu, sali F239A, Otakaari 3, Espoo.
Lisätietoja:
Sanjeev Ranjan
sanjeev.ranjan@aalto.fi
p. 050 344 5196
Aalto-yliopiston perustieteiden korkeakoulu
Lääketieteellisen tekniikan ja laskennallisen tieteen laitos